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        泡沫玻璃在LNG管道保冷中的應(yīng)用

        2016-02-23 03:00:13張國(guó)中李濤楊公升蘇龍龍

        張國(guó)中,李濤,楊公升,蘇龍龍

        (海洋石油工程股份有限公司,天津300452)

        泡沫玻璃在LNG管道保冷中的應(yīng)用

        張國(guó)中,李濤,楊公升,蘇龍龍

        (海洋石油工程股份有限公司,天津300452)

        隨著液化天然氣項(xiàng)目的不斷發(fā)展,新型的管道保冷材料逐漸被采用。論文分析了泡沫玻璃的特點(diǎn),重點(diǎn)對(duì)泡沫玻璃的保冷結(jié)構(gòu)形式、泡沫玻璃磚的切割、泡沫玻璃的管道保冷安裝進(jìn)行詳細(xì)的闡述,可為其他LNG管道保冷材料選用及LNG管道施工提供參考。

        LNG管道;泡沫玻璃;保冷;安裝

        【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.026

        1 引言

        隨著國(guó)家能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的提高,天然氣的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。液化天然氣(LiquefiedNaturalGas,簡(jiǎn)稱LNG)是經(jīng)凈化和液化處理形成的液態(tài)天然氣,主要成分為甲烷。LNG是通過(guò)在常壓下氣態(tài)的天然氣冷卻至-162℃,使之凝結(jié)成液體,同時(shí)體積約變?yōu)樵瓉?lái)體積1/600,這一技術(shù)的應(yīng)用很好地解決了天然氣的存儲(chǔ)和運(yùn)輸問(wèn)題,而LNG低溫特點(diǎn)又促進(jìn)了保冷技術(shù)的發(fā)展。

        在我國(guó)運(yùn)行的LNG項(xiàng)目中,LNG管道的保冷通常采用以聚異三聚氰酸脂(PIR)為代表的有機(jī)合成材料作為保冷主材料。隨著泡沫玻璃磚成本的降低及切割、安裝技術(shù)的發(fā)展,泡沫玻璃磚在LNG管道保冷中應(yīng)用逐步得到推廣。

        2 泡沫玻璃的特點(diǎn)

        泡沫玻璃生產(chǎn)一般以石英砂為基料,與發(fā)泡劑、助熔劑、改性劑等添加劑混合成配合料,經(jīng)過(guò)預(yù)熱、發(fā)泡、穩(wěn)定、退火4個(gè)階段制成1種多空玻璃材料[1]。泡沫玻璃根據(jù)孔型分類可以分為開(kāi)孔泡沫玻璃和閉孔泡沫玻璃,開(kāi)孔泡沫玻璃主要用作吸聲材料,閉孔泡沫玻璃材料主要用作隔熱保溫材料。

        泡沫玻璃屬于無(wú)機(jī)材料,具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、耐紫外線及熱輻射性能,高溫下不分解,低溫下不變質(zhì),而且不燃燒,不氧化,材料的持久性好。同傳統(tǒng)郵寄保冷材料相比,泡沫玻璃具有許多優(yōu)良的性能,主要體現(xiàn)在:不吸濕、吸水,長(zhǎng)年使用不會(huì)降低隔熱保冷效果;隔熱性能良好,不燃燒,可在-268~480℃范圍內(nèi)使用;吸聲性能良好;機(jī)械強(qiáng)度較高,易于加工、切割成各種形狀;使用壽命長(zhǎng),不存在風(fēng)化、老化等現(xiàn)象;本身無(wú)毒、無(wú)放射性和腐蝕性;化學(xué)穩(wěn)定性良好,可耐除氫氟酸外的所有化學(xué)侵蝕。由于泡沫玻璃具備良好的物理、化學(xué)性能,現(xiàn)在廣泛地應(yīng)用在石化堯電力堯國(guó)防軍工及廠房裝飾等領(lǐng)域,在石油化工領(lǐng)域主要用于:深冷、低溫管道、設(shè)備、容器與儲(chǔ)罐;中溫和高溫管道、設(shè)備;流體換熱設(shè)備;流體換熱系統(tǒng);石油化工換熱系統(tǒng)。表1為某管道用泡沫玻璃性能參數(shù)[1]。

        表1 某泡沫玻璃產(chǎn)品參數(shù)

        3 深冷管道的保冷設(shè)計(jì)

        同其他保冷材料相比,在使用泡沫玻璃作為保冷主要材料的時(shí)候,除了需要考慮玻璃磚厚度外,還需要根據(jù)保冷材料的特點(diǎn),設(shè)計(jì)合適的保冷結(jié)構(gòu)形式。

        3.1 管道保冷厚度設(shè)計(jì)

        對(duì)于保冷材料厚度設(shè)計(jì)目前業(yè)界內(nèi)比較常用的標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(如GB 50264—2013)、英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(BSENISO12241—2008)和日本標(biāo)準(zhǔn)(JISA 9501—2006)等。從計(jì)算方法上來(lái)說(shuō),主要有最大允許冷損失、經(jīng)濟(jì)厚度和防結(jié)露法等方法。一般,當(dāng)無(wú)特殊要求時(shí),使用最大允許冷損失方法,在使用不同種類保冷材料時(shí)用經(jīng)濟(jì)厚度調(diào)整,使用經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算的保冷厚度用防結(jié)露厚度核實(shí)[2]。

        3.2 管道保冷結(jié)構(gòu)形式

        泡沫玻璃在管道保冷中作為主要保冷材料的應(yīng)用主要分兩大類保冷結(jié)構(gòu)形式:全泡沫玻璃和雙層(含多層)異材保冷結(jié)構(gòu)形式。

        圖1 全泡沫玻璃保冷結(jié)構(gòu)

        圖1為全泡沫玻璃的保冷結(jié)構(gòu)形式,該形式根據(jù)保冷厚度需求和泡沫玻璃初產(chǎn)品的特點(diǎn),將玻璃磚設(shè)計(jì)成1層或者多層,取用泡沫玻璃磚的材料穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)存在保冷層的厚度大、投資大等缺點(diǎn)。

        圖2 雙層異材保冷結(jié)構(gòu)

        4 泡沫玻璃的加工

        泡沫玻璃具有機(jī)械強(qiáng)度高且易于加工的特點(diǎn),能夠加工成合適的結(jié)構(gòu)形式以適用于管道、法蘭、彎頭及閥門(mén)等部件的保冷。在LNG工程管道保冷中,目前泡沫玻璃加工參照的標(biāo)準(zhǔn)主要是美標(biāo)ASTMC1639,同時(shí)考慮加工后的保冷材料滿足美標(biāo)ASTMC585對(duì)加工尺寸的要求。

        按照需要保冷管道的外徑,結(jié)合泡沫玻璃產(chǎn)品的特性、加工的便利性及材料的利用率等因素,通常將泡沫玻璃加工成“管殼”或者“弧板”。如圖3所示,一般對(duì)于12"及以下的管道,將泡沫玻璃加工成“管殼”,兩個(gè)管殼組成圓環(huán)形保冷層;對(duì)于14~24”的管道加工成1/4“弧板”,4個(gè)弧板組成圓環(huán)形保冷層;對(duì)于26”及以上的管道設(shè)計(jì)成“弧板”,4個(gè)弧板組成圓環(huán)形保冷層。

        圖3 泡沫玻璃保冷層組合方式

        5 泡沫玻璃的安裝

        在泡沫玻璃中,重點(diǎn)是根據(jù)泡沫玻璃的特性,對(duì)保冷材料保護(hù)及采用合適的方法保證施工質(zhì)量。

        5.1 泡沫玻璃的保護(hù)

        由于泡沫玻璃屬于脆性材料,加之組成小“泡沫”的玻璃材料很薄很容易發(fā)生泡沫玻璃材料的破碎,在安裝中應(yīng)采取合理的措施保證對(duì)“管殼”、弧板等材料的保護(hù),如臨時(shí)綁扎中采用柔性寬幫扎帶,而不是使用細(xì)綁絲。

        5.2 安裝注意事項(xiàng)

        泡沫玻璃在材料持久性及透濕性等方面性能良好,施工重點(diǎn)是控制各接縫問(wèn)題。在施工中應(yīng)注意以下問(wèn)題:

        1)多層泡沫玻璃安裝時(shí)候縱縫和環(huán)縫都需要交錯(cuò)布置。

        2)泡沫玻璃在安裝時(shí),需要對(duì)泡沫玻璃涂抹密封劑,以加

        3)泡沫玻璃在安裝時(shí),需在管道與閥門(mén)、法蘭、管托等部位連接處設(shè)置“氣阻”,以防止氣體流通。

        6 結(jié)語(yǔ)

        隨著人們環(huán)保意識(shí)的增加及對(duì)工程質(zhì)量持久性要求的提高,加之泡沫玻璃生產(chǎn)技術(shù)成熟及成本下降,泡沫玻璃在LNG工程管道保冷中的應(yīng)用日益得到人們的關(guān)注,應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛,其在LNG工程管道保冷中將有更大的發(fā)展空間。

        【1】吳川林.泡沫玻璃的性能與應(yīng)用[J].廣東建材,2000(7):28-30.

        【2】GB50264—2013工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

        Application of Foam Glass in LNG Engineering Pipe Insulation

        ZHANG Guo-zhong,LI Tao,YANG Gong-sheng,SULong-long
        (Offshore Oil Engineering Corp,Tianjin 300452,China)

        Withthecontinuousdevelopmentofliquefiednaturalgasproject,thenewtypeofpipeinsulationmaterialhasbeenwidelyused. This paper analyzes the characteristics of the foam glass,focus on the insulation structure of the foam glass,reprocessing of foamed glass bricks,theinsulationofthepipe,forotherLNGpipeinsulationmaterialselection,LNGpipelineinstallationprovidesareference.

        LNGpipe;foamglass;insulation;installation

        TU996.7

        B

        1007-9467(2016)06-0102-02

        2015-12-09

        張國(guó)中(1980~),男,河北滄縣人,高級(jí)工程師,從事LNG工程設(shè)計(jì)與研究,(電子信箱)zhanggz@mail.cooec.com.cn。

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